CNC mit Siemens S7 steuern?

Hallo zusammen,

ich bin hier ganz neu hier und brauche gleich mal etwas Hilfe. Ich will mir eine CNC-Portalfräsmaschine zu bauen. Mechanisch gesehen, hab ich keine Probleme. Jedoch elektrisch! Nach meinem ersten Entwurf hatte ich geplant, Schrittmotoren einzusetzen und diese mit der Standartschaltung mit den beiden ICs L297 & L298. Da ich mich aber besser mit Simatic von Siemens auskenne, würde es mir besser gefallen, wenn ich die Ansteuerung über eine S7 und mit Servomotoren machen könnte. Soweit kein Problem. Das Knifflige bei der Geschichte für mich, ist die Kopplung der S7 mit dem RECHNER und einer passenden SOFTWARE!!! Ich nehme mal an, dass die Kommunikation auf Profibus rauslaufen wird. Wär kein Problem, aber ich weis eben nicht wie ich das hinbekommen könnte.

Wäre nett, wenn mir jemand von Euch ein Denkanstoß oder Ähnliches geben könnte.

Danke
macom1988

Hallo,

jede Siemens-Sinumerik Steuerung enthält eine S7-PLC (Programmable Logical Control) zu deutsch S7-SPS (Speicher Programmierbare Steuerung).
Bei der Steuerung Sinumerik 802 ist es eine S7-200.
Bei der Steuerung 810D/840D oder auch 840D sl ist es eine S7-300.
Sieht im Schaltschrank nur eben etwas anders aus als Du vielleicht von der S7 gewöhnt bist.
Es gibt aber Komponenten die zur S7-Baureihe (gleiches Design) von Siemens angeboten wurden und sich für Steuerungsaufgaben eignen.
Diese nennen sich FM-Module und entsprechen im Aufbau der S7-300 Baureihe.
Da wäre das FM353 (Positionierbaugruppe für Schrittmotore) oder FM354 (Positioniermodul für Servomotore).
Mit dem FM353 oder FM357 in Verbindung mit FM-Stepdrive-Modulen kannst Du dann Schrittmotore ansteuern.
Mit dem FM354 kannst Du auch Industrie-Servomotore z. Bsp. 1FT5-Motore von Siemens ansteuern.
Am besten für Steuerungsaufgaben von mehreren Achsen ist ein FM357 geeignet (Bahn- und Positioniersteuerung für bis zu 4 Achsen).
An dem FM357 lassen sich auch Servo-Motore 1FT5 von Siemens betreiben.
Von Siemens wurden auch passende Schrittmotore mit einem Drehmoment von 2 bis 15 Nm angeboten. Dies Motore wurden unter der Bezeichnung Simostep 1FL3 von Siemens als Schrittmotore angeboten.
Habe selbst alle diese Dinge und komme nur nicht dazu alles einmal auszuprobieren.
Als letzte Zugabe finde ich auch eine Siemens-Steuerung 802S (S für Stepdrive 3 Achsen und eine Spindel) oder 802C (C für Servo) geeignet. Diese wurde an sehr einfachen sogenannten manuellen Maschinen aber eher selten im deutschen Raum verbaut. Diese Maschinen wuren beim Anbieter "Knuth" im unteren Leistungsbereich vertrieben.
Vielleicht findet sich eine Schrott-Maschine mit dieser Steuerung bei ebay.
Neu wird man keine mehr bei Siemens bekommen.
Kein billiger Spaß. Es sind eben Siemens Industrie-Komponenten und kein Spielzeug.
Suche mal bei ebay.

MfG Schrödter.cnc

Hallo und danke für die schnelle Antwort,

hab ich das jetzt richtig verstanden? Die Sinumerik Steuerung ist nur die Software auf dem Rechner und steuert eigentlich eine normale SPS?

Falls das so sein sollte, was kostet diese Software und wie ist die Kommunikation zwischen Rechner und SPS gelöst?

Danke
macom1988

Der Beitrag wurde von macom1988 bearbeitet: 03.01.2008, 12:40 Uhr

Hallo macom1988,

so wie Du dachte ich auch vor Jahren. PC + Software rauf und los gehts.
Anwort ja und nein. Die ganze Sache ist aber eigentlich recht kompliziert.
"Kurze" Erklärung der Dinge:
Nehmen wir mal eine Sinumerik 840D.
Besteht aus Bedientableau und dieses aus einer speziellen geschirmten Tastatur, Maschinentastatur und OP (Operator Panel) also einem EMV-Bildschirm (Eelektro-Magnetische Verträglichkeit) sowie einer PCU20 oder PCU50/70 dem eigentlichen Rechner (mit Stahlblech verkleidete Laptopkomponenten). Darauf läuft das HMI-System (Human Maschin Interface = Mensch Maschine Schnittstelle), also Software für den Bediener der 0 und 1 schlechter als die Darstellung am Bildschirm per Grafik versteht. Hat man eine Sinumerik 840Di ist zusätzlich noch eine Steckkarte in diesen PC (Laptop) eingebaut der die SPS-Funktionalität der S7-300 übernimmt. Summe aller Komponenten mal schnell geschätzt so an die 5000 bis 8000 Euro. Fehlt nur noch der Schaltschrank mit Schützen, Simodrive, Leitungen und dann sind da noch die Motore. Viel zu teuer für Deine Zwecke. Für die industrielle Umgebung aber unbedingt notwendig. Nicht auszudenken was passieren würde wenn die Reinigungskraft mit Ihrem Staubsauger, ein Handy, Motoren ... in die Nähe der Steuerung kommen würden.
Deine Überlegung: Müste doch auch mit einem normalen PC/Laptop und normaler PC-Tastatur machbar sein.
Ja und Nein.
Eigentlich vertreibt Siemens sogar die Software für den PC.
Heist dann HMI-Advanced für PC. Nur wie willst Du die Motoren an den PC bringen? Über serielle Schnittstelle und deren Leistung (P=U*I) geht das nicht.
Eine MPI-Steckkarte für den PC wird erforderlich ca. 500 Euro.
Damit hast Du jetzt eine MPI und eine Profibus-Schnittstelle in Deinem PC. Aber noch lange keinen Umrichter und keine Antriebs-Module an die die Motore kommen. Also so billig und einfach wird die ganze Sache nicht.
Je länger Du Dich mit dem Thema befassen wirst, am Ende kommst Du zu teuer, wenn Du Komponenten von Siemens für Spielzeugaufgaben einsetzen willst.
Komponenten von Siemens sind für die Industrieumgebung und dafür auch ausgelegt.

Sollen es einfache Steuerungsaufgaben in der Werkstatt sein (z. Bsp. Zuführeinrichtung für eine Säge), reichen die im ersten Artikel beschriebenen Komponenten aus (z. Bsp. ein Schaltschrank mit Schützen, Leitungen und S7-314 IFM + FM-353 + Stepdrive-Modul + Leitung zum Simostep 1FL3-Schrittmotor).
Soll es eine Industriemaschine werden (z. Bsp. Fräsmaschine) müssen Komponenten der 810D, 840D oder 840D sl her.
Sache eines Maschinenherstellers wo viele kluge Leute über Monate daran arbeiten.

Ich denke Du willst eine kleine Fräse für die Bearbeitung von PVC, Polestyrol oder Holz. Dafür gibt es billigere Komplett-Lösungen.
Komponenten von Siemens sind da doch mehr etwas für den Industriegebrauch.
Schau mal bei ebay rein und gib Portalfräsmaschine ein. Mehrere Angebote werden Dein Auge erfreuen. Und willst Du selber basteln findet sich bestimmt dort auch das geeignete Elektronikteil für wenig Geld.

Für mich ist mehr die Industrielösung das Interessante.
Und hier ein Dank für die AdminCrew, dem Assistant, Moderator und Produktberater von CNC-Arena und Danke an die Leute von Siemens für http://www.automation.siemens.com/doconweb/ sowie dem Support.
und

MfG Schrödter.cnc

Danke für eine umfangreiche Erklärung!

Also zu meiner Überlegung:
Ich will (wie von dir vorschgeschlagen) eine Portalfräse bauen. Die Bearbeitungsmaße sollen ca. 2000 x 1000 (in mm) sein. Soweit kein Problem, da ich bereits Linearführungen habe, die selbst für das eigentlich überdimensioniert sind .

Von der Idee, mit Sinumerik zu arbeiten, bin ich abgekommen. Ich habe gesehen, dass es viele CNC-Software's gibt, die die Motoren über die parallele Schnittstelle ansteuern. Das wird vermutlich die einfachste Lösung für mich sein. Anstatt der üblich verwendeten Schrittmotoren, bin ich aber im moment dran, mich wegen Servoreglern und Servomotoren umzusehen. Als Steuersignal kann ich das Rechtecksignal aus der parallelen Schnittstelle verwenden.

Nun kommt aber die SPS ins Spiel.
Wie gesagt kenn ich mit gut mit der S7 aus. Demzufolge möchte ich eine S7 CPU (vermutlich eine IFM) mit einbinden, um verschiedene Dinge zu steuern. Zum einen kann ich damit dann die Endschalter auswerten und die Servos dann verriegeln, damit es zu keinen Crash kommen kann. Zudem kann ich damit meinen Not-Aus umsetzen (ja, ich weis, dass ich keine Failsafe CPU einsetze und dass ich im Not-Aus-Kreis immer 2 Leitungen haben muss).

Zur Software:
Ich brauche natürlich noch eine Software dazu. Wenn jemand schon Erfahrung mit einer Software gesammelt hat, könnte mir das etwas bei meiner Entscheidung helfen. Sie muss auf jedenfall die parallel Schnittstelle als Signalausgang unterstützen. Zudem sollte man Zeichnungen aus anderen CAD-Programmen einlesen können und sollte 4 Achsen unterstützen, wobei eine Achse der Fräsmotor sein wird.

Zur parallelen Schnittstelle:
Ich habe bereits verschiedene Messungen mit einer Demo-CNC-Software gemacht, bei der ich herausgefunden habe, dass ich die Richtungs- und Schrittsignale von 4 Achsen direkt abgreifen kann. Zudem konnte ich bei dieser Software noch 2 Relais ansteuern, die z.B. für den Fräsmotor(bei mir später nicht, da ich den Fräsmotor über eine der 4 Achsen antreibe) und Kühlmittelpumpe eingesetzt werden können. Nun fehlen mir nur noch die Pinbelegungen für die Endschalter. Diese hab ich noch nicht herausgefunden. Wär nicht schlecht, wenn mir jemand dabei helfen könnte.

Alles in Allem denke ich, dass es so eine Fräse bauen kann. Es werden vermutlich einige Schwierigkeiten auftauchen, aber die werd ich schon (hoffentlich ) aus dem Weg räumen. Für jegliche Hilfe egal welcher Art bin ich natürlich sehr dankbar!!!

macom1988

Hallo zusammen,

ich glaube ich hab was gefunden, was genau dem entspricht, was ich mir so in etwa vorgestellt hab.

Ich hab einige Zeit mit der deutschen Demo-Version von Mach3 verbracht. Dabei viel mir sofort auf, dass ich 2 parallele Schnittstellen einsetzen kann und zudem die Pinbelegung selbst festlegen kann.

Ich dachte mit jetzt, dass ich mit dem Rechtecksignal der Achsen direkt in den Servoregler rein kann. Wegen der hohen Frequenz wäre eine Einbindung der SPS nur über Zählerkarten möglich, würde mir aber auch nicht viel bringen. Die restlichen Ein- & Ausgänge führe ich über Optokoppler, um mit einer Spannung von 24V arbeiten zu können. Somit kann ich an meiner Maschine alle Referenzschalter, Endschalter, Not-Schalter und andere mit 24 Volt schalten und bin kompatibel zur SPS.

Zusätzlich kann man in dem Programm noch eine normale Tastatur als Bedienelement miteinbinden. Somit könnte man eine Funktastatur an den Rechner anschließen und somit "mobil" die Maschine steuern.

Wer noch Idee oder Fragen hat, ist gerne willkommen

macom1988

Hallo,

hab mir auch eine kleine Fräse gebaut,incl. Steuerung und Servomotoren,

im Schnelldurchlauf: Steuerung

UHU

die Bauanleitung und Teileliste findest Du im Netz,

angesteuert wird das ganze mit Mach3, da haste ja schon die Demo...

Notaus, Endschalter,M Befehle alles möglich, hab ich aber nicht,

sie läuft jetzt seit einem Jahr, leider komm ich viel zu selten zum Basteln...



gruß Kai

Hallo,

ich habe Neuigkeiten was die Servos betrifft. Zunächst wollten ich die SmartStep-Reihe von Omron einsetzen, da sie direkt mit den Signalen angesteuert werden kann, mit denen auch eine Schrittmotorendstufe angesteuert wird.

Jedoch liegt der Preis etwas zu hoch.

In dem Angebot war folgendes enthalten:

Servoregler
Servomotor 100W
Anschlussleitungen für Servomotor

Preis: ca. 600€


Allerdings braucht man ja aber das ganze 3 mal. Und 1800 € will ich dafür nicht ausgeben.

Im Moment überdenke ich eine andere Antriebsmöglichkeit, zu der ich (sobald ich mehr darüber nachgedacht habe) hier etwas schreibe.


Ich habe noch angefangen, mir eine Interfaceplatine aufzubauen, damit ich die SPS mit der parallelen Schnittstelle vom Rechner verbinden kann. Weil ich in der "Mach3" Software 2 LPT-Schnittstellen einbinden kann, hab ich die Platine etwas größer gemacht. Das Bild ist nur mal vorab. Die Platine befindet sich noch im Aufbau. Wenn jemand genauere Angaben dazu will, kann sich bei mir melden.

macom1988